(57)【要約】【課題】  運転モード切替え動作の信頼性が向上する電気掃除機を提供する。【解決手段】  第１電圧変換手段３４を備えるハウジング２と、駆動手段２０を備える吸込口体３とを延長部材４，５により接続し、延長部材４，５には運転モード切替操作部９を設けて、第１電圧変換手段３４により駆動手段２０への電圧を変化させ、駆動手段２０の回転数を制御する。一方、電圧を変化させて駆動手段２０の回転数を制御する際に、運転モード切替操作部９への電圧は、その電圧変化の影響を受けることなく供給される。これにより、運転モード切替操作部９から制御手段３３への信号が安定するし、電気掃除機１の動作中において、運転モード切替え動作の信頼性を向上させることができる。【選択図】    図３
2005168823.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源とこの直流電源を駆動源とする電動送風機とを有して基体をなすハウジングと、回転駆動可能な回転清掃体と前記直流電源を駆動源として前記回転清掃体を回転駆動する駆動手段とを有する吸込口体と、前記ハウジングと前記吸込口体との間を中継する延長部材と、を具備する電気掃除機において、
前記延長部材に設けられ、操作者による前記電動送風機または前記回転清掃体の少なくとも一方を含む複数種類の運転モードの切替操作を受け付ける運転モード切替操作部と、
前記直流電源の出力電圧を変圧させて前記駆動手段に出力する第１電圧変換手段と、
前記直流電源の出力電圧を変圧させて前記運転モード切替操作部に出力する第２電圧変換手段と、
前記運転モード切替操作部における運転モードの切替操作に応じて変動する電圧を読み取る電圧読取部と、
この電圧読取部によって読み取った電圧に応じて前記電動送風機及び前記第１電圧変換手段を含む各部を制御して運転モードを切り替える制御手段と、
を具備し、
前記ハウジングと前記運転モード切替操作部との間は、前記第１電圧変換手段により変圧された電圧を前記駆動手段に供給する第１接続線と、前記第２電圧変換手段により変圧された電圧を前記運転モード切替操作部に供給する第２接続線と、前記ハウジング内の共通低電圧側に接続する第３接続線とにより電気的に接続し、
前記運転モード切替操作部と前記吸込口体との間は、前記第１接続線と前記第３接続線とにより電気的に接続し、
前記電圧読取部において前記運転モード切替操作部における運転モードの切替操作に応じて変動する電圧を周期的にサンプリングし、前記制御手段はその複数の電圧サンプリング値から運転モードを確定する、
ことを特徴とする電気掃除機。
【請求項２】
前記第１電圧変換手段は、磁気部品と、制御端子を有するスイッチング素子と、このスイッチング素子をスイッチング制御するスイッチング制御手段と、整流部品と、容量性部品とを含み、前記スイッチング制御手段によって前記スイッチング素子を制御することにより、前記直流電源から前記磁気部品へのエネルギーの蓄積と放出とを繰返して前記直流電源の電圧を変換する、
ことを特徴とする請求項１記載の電気掃除機。
【請求項３】
前記電圧読取部において前記運転モード切替操作部における運転モードの切替操作に応じて変動する電圧をサンプリングする周期を、前記スイッチング制御手段が前記スイッチング素子をスイッチングする周期より、長く設定する、
ことを特徴とする請求項２記載の電気掃除機。
【請求項４】
前記直流電源の出力電圧を検出する電圧検出部を備え、
前記制御手段は、前記電圧検出部により検出した電圧Ｖｏと、予め設定した前記直流電源の出力電圧の下限値Ｖｅとを比較し、前記電圧検出部により検出した電圧Ｖｏが下限値Ｖｅよりも低い場合、前記駆動手段及び前記電動送風機を動作させないように制御し、前記第２電圧変換手段の出力電圧を下限値Ｖｅよりも低い一定電圧に設定する、
ことを特徴とする請求項１記載の電気掃除機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気掃除機に関し、特にキャニスタ型の構造を有する電気掃除機に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に普及している電気掃除機の一つには、電気掃除機本体と床ブラシ（吸込口体）とを延長管及びホースにより連結し、ホースの先端側であって延長管との接続部に設けられた手元操作部により電気掃除機の所定操作を行うようにしたものがある。このような電気掃除機は、“キャニスタ型”と称されている。
【０００３】
また、このようなキャニスタ型の電気掃除機において、床ブラシ（吸込口体）に直流電動機を搭載して、この直流電動機によって回転ブラシ（回転清掃体）を回転させることにより、集塵能力（出力）を向上させるようにしたものが、特許文献１に開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平２−１３１７３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、近年においては、直流電動機に印加する電源部の出力電圧を変圧する電圧変換運転モードと電圧変換しない非電圧変換運転モードとに切り替え可能とし、これらのモード切替えに応じて直流電動機を制御するようにした電気掃除機が考えられている。
【０００６】
ところが、このような直流電動機に印加する電源部の出力電圧に関するモード切替え機能を電気掃除機本体と床ブラシ（吸込口体）の間を中継するホースに設けられた運転モード切替操作部で操作する場合、直流電動機の回転数を制御するために直流電動機に対する電圧を変化させると、運転モード切替操作部に対する電圧も変化してしまう。このように運転モード切替操作部に対する電圧が変動すると、運転モード切替操作部から運転モードを切り替える制御手段への信号が安定せず、運転モード切替え動作の信頼性が低下するという問題がある。
【０００７】
本発明は、運転モード切替え動作の信頼性が向上する電気掃除機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、直流電源とこの直流電源を駆動源とする電動送風機とを有して基体をなすハウジングと、回転駆動可能な回転清掃体と前記直流電源を駆動源として前記回転清掃体を回転駆動する駆動手段とを有する吸込口体と、前記ハウジングと前記吸込口体との間を中継する延長部材と、を具備する電気掃除機において、前記延長部材に設けられ、操作者による前記電動送風機または前記回転清掃体の少なくとも一方を含む複数種類の運転モードの切替操作を受け付ける運転モード切替操作部と、前記直流電源の出力電圧を変圧させて前記駆動手段に出力する第１電圧変換手段と、前記直流電源の出力電圧を変圧させて前記運転モード切替操作部に出力する第２電圧変換手段と、前記運転モード切替操作部における運転モードの切替操作に応じて変動する電圧を読み取る電圧読取部と、この電圧読取部によって読み取った電圧に応じて前記電動送風機及び前記第１電圧変換手段を含む各部を制御して運転モードを切り替える制御手段と、を具備し、前記ハウジングと前記運転モード切替操作部との間は、前記第１電圧変換手段により変圧された電圧を前記駆動手段に供給する第１接続線と、前記第２電圧変換手段により変圧された電圧を前記運転モード切替操作部に供給する第２接続線と、前記ハウジング内の共通低電圧側に接続する第３接続線とにより電気的に接続し、前記運転モード切替操作部と前記吸込口体との間は、前記第１接続線と前記第３接続線とにより電気的に接続し、前記電圧読取部において前記運転モード切替操作部における運転モードの切替操作に応じて変動する電圧を周期的にサンプリングし、前記制御手段はその複数の電圧サンプリング値から運転モードを確定する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、第１電圧変換手段により駆動手段への電圧を変化させて駆動手段の回転数を制御する際に、運転モード切替操作部への電圧は、その電圧変化の影響を受けることなく供給されるので、運転モード切替操作部から制御手段への信号が安定するし、電気掃除機の動作中において、運転モード切替え動作の信頼性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
［第一の実施の形態］
本発明の第一の実施の形態を図１ないし図９に基づいて説明する。
【００１１】
［１．電気掃除機の構成］
［１−１．電気掃除機の外観構成］
図１は本実施の形態の電気掃除機１の外観構成を概略的に示す斜視図である。
【００１２】
本発明の実施形態として、コードレスのキャニスタ型の電気掃除機１を用いた。そのハウジングである本体ケース２の本体吸込口１１に対して可撓性を有するホース体５が着脱自在に取り付けられていて、そのホース体５に対して先端部に吸込口体３を着脱自在に備えた伸縮可能な接続管としての延長管４が着脱自在に接続されている構成となっている。詳細は後述するが、吸込口体３には、電動機２０（図２参照）で回転する回転清掃体（回転ブラシ）２１（図２参照）などが備えられている。
【００１３】
本体ケース２内には、電動送風機６及び直流電源１０（図３参照）が内蔵されており、この本体ケース２の上面には、取手手段としてのハンドル８が設けられている。このハンドル８は、平面視略Ｙ字状に形成されている。また、このハンドル８の近傍には、複数の発光ダイオードを備えた表示手段１４が配置されている。
【００１４】
本体ケース２の内部、ホース体５の内部、及び延長管４の内部は、電動送風機６の動作によって負圧となる空間を構成する。したがって、吸込口体３は、そのような空間に連通している。また、本体ケース２の後面略中央には、充電台（図示せず）にセットして直流電源１０に電力を供給させて、直流電源１０を充電させるための充電端子（図示せず）が設けられている。
【００１５】
ホース体５は、その基端が、集塵室としてのダストカップ１２を介して電動送風機６の吸込側に連通するように本体吸込口１１に着脱可能に接続されている。本体ケース２の側板部には、電動送風機６に連通して略前側側方に向けて開口する排気口１３が複数穿設されている。
【００１６】
また、ホース体５の先端には、屈曲形状の操作手段としての手元操作部７が設けられている。この手元操作部７には、操作者の指で操作可能な位置に操作部としての運転モード切替操作部９が設けられている。この運転モード切替操作部９は、電動送風機６および電動機２０の電源スイッチを兼ね、この電動送風機６または電動機２０（回転清掃体２１）の少なくとも一方をそれぞれ異なる駆動状態にする複数種類の運転モードを選択することができるように構成されている。具体的には、図３中に示すように、ホース体５から延長管４の方向に向けて、運転モードである停止設定用の操作ボタン（停止用のスイッチ）９ａ、運転モードであるおすすめ運転設定用の操作ボタン９ｂ、運転モードである強運転設定用の操作ボタン９ｃが一列に順次並んで配設されている。
【００１７】
［１−２．吸込口体の構成］
次に、吸込口体３の構成について詳述する。図２は、吸込口体３の構成を掃除面（底面）側から見た様子を示す平面図である。図２に示すように、吸込口体３には駆動手段としての電動機２０が配設されており、この電動機２０の回転は、動力伝達機構２２により回転清掃体２１に伝達されるようになっている。この動力伝達機構２２は、電動機２０の出力軸２０ａに取り付けられたタイミングプーリ等のプーリ２２ａと、回転清掃体２１の支持軸２１ａに取り付けられたタイミングプーリ等のプーリ２２ｂと、これらプーリ２２ａ、２２ｂに掛け渡されたタイミングベルト等のベルト２２ｃとで構成されている。すなわち、電動機２０の回転は、出力軸２０ａ、プーリ２２ａ、ベルト２２ｃ、プーリ２２ｂを介して回転清掃体２１に伝達される。この回転清掃体２１には、例えば、可撓性のブレードと毛群の列とを交互に、かつ、螺旋状に配設してなる払式部材２１ｂが設けられている。なお、払式部材２１ｂとしては通常のブラシ等であってもよい。さらに、吸込口体３の掃除面（底面）側には、電動機２０のスイッチとして機能する掃除面スイッチ２３が配設されている。
【００１８】
［２．制御回路］
［２−１．制御回路の構成及びその作用］
次に、このような構造の電気掃除機１における電動送風機６に対する制御回路の構成及びその作用について説明する。
【００１９】
ここで、図３は電気掃除機１の制御回路を示す回路図である。図３に示すように、電気掃除機１の本体ケース２内に配設された電動送風機６は、充電端子（図示せず）を介して充電可能な直流電源１０と、電動送風機スイッチ３１とに接続されている。この電動送風機スイッチ３１は、ＦＥＴ（Field Effect Transistor：電界効果トランジスタ）やバイポーラトランジスタなどの制御端子を有するスイッチである。このような電動送風機スイッチ３１は、運転モード切替操作部９の操作ボタンの操作に従い、電気掃除機１全体を制御する電気掃除機制御手段３３を構成する電動送風機制御部３２によりオンオフ制御される。このようにして電動送風機スイッチ３１をオンオフ制御することにより、電動送風機６の出力を制御することが可能になっている。
【００２０】
一方、吸込口体３内に配設された電動機２０は、直流電源１０と、第１電圧変換手段３４を構成するものであって直流電源１０の出力電圧を変換して電動機２０に出力する第１電圧変換手段主回路部３４ａとに、第１接続線９１及び第３接続線９３により接続されている。また、この第３接続線９３は、ハウジング２内の共通低電圧側９９に接続されている。また、掃除面スイッチ２３が、第１電圧変換手段主回路部３４ａと電動機２０との間に接続されている。
【００２１】
電気掃除機１全体を制御する電気掃除機制御手段３３は、前述した電動送風機制御部３２のほかに、第１電圧変換手段制御部３５、記憶手段３６及び電圧読取部３７などから構成されている。また、この電気掃除機制御手段３３には、前述した手元操作部７の運転モード切替操作部９、本体ケース２上部に配設された複数の発光ダイオードを備えた表示手段１４のほかに、直流電源１０の電圧検出部３８及び第１電圧変換手段主回路部３４ａの出力電圧検出部３９などが接続されている。このような電気掃除機制御手段３３は、マイクロコンピュータを中心に構成されている。
【００２２】
電力を供給する直流電源１０は、例えば、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池などの電池を複数本直列に接続した二次電池１０ａ、サーミスタ（図示せず）、二次電池識別手段（図示せず）及びサーモスタット（図示せず）などから構成されている。
【００２３】
一方、運転モード切替操作部９内の操作スイッチ６１ａ〜６１ｃ及び抵抗部品６２ａ〜６２ｃは、第２接続線９２及び第３接続線９３により第２電圧変換手段６０に接続されている。そして、操作スイッチ６１ａ〜６１ｃ及び抵抗部品６２ａ〜６２ｃは、第２電圧変換手段６０の出力電圧の分圧値を、運転モード切替操作部９の操作状態に応じて変化させるための回路構成（電圧可変回路）として構成されている。そして、運転モード切替操作部９の操作状態に応じて変動する分圧値が、アナログ・デジタル変換器（図示せず）によってデジタル信号に変換された後に、電気掃除機制御手段３３の電圧読取部３７によって読み取られるように構成されている。より具体的には、抵抗部品７１と抵抗部品７２との間の検出部７３は、アナログ・デジタル変換器を介してマイクロコンピュータに接続されている。そして、運転モード切替操作部９の各操作ボタン９ａ、９ｂ及び９ｃが操作されることで切替えられる操作スイッチ６１ａ〜６１ｃを、抵抗部品６２と並列に接続する。そして、それぞれ抵抗値が異なる抵抗部品６２ａ〜６２ｃを、各操作スイッチ６１ａ〜６１ｃに直列に接続する。そして、各操作スイッチ６１ａ〜６１ｃを操作することにより、所定の電圧値がアナログ・デジタル変換器に入力され、アナログ・デジタル変換器は各操作スイッチ６１ａ〜６１ｃに対応した電圧値をデジタル信号化する。この電圧値は周期的にサンプリングされ、例えば図４に示すように、５回連続でＶｂ＜サンプリング値＜Ｖａを満たしたら強運転モードに切り替える、といった制御を行なう。サンプリング周期は、マイクロコンピュータ内のタイマカウンタなどを用いて設定する。
【００２４】
なお、電気掃除機制御手段３３内に設けられた記憶手段３６には、停止用の操作ボタン９ａ、おすすめ運転用の操作ボタン９ｂ及び強運転用の操作ボタン９ｃが操作されることにより発生する電圧値に対応する制御プログラムおよび制御値などが記憶されている。
【００２５】
このように、運転モード切替操作部９は複数の電圧を選択可能であり、運転モード切替操作部９にて選択された電圧を電圧読取部３７で読み取り、この読み取った電圧に応じて、複数の電気掃除機運転モードを切替える。
【００２６】
また、本体ケース２と手元操作部７との間の電気的な接続線は３本、手元操作部７と吸込口体３との接続線は２本とすることができ、電圧変換モードと非電圧変換モードを持ちながら、手元操作部７による吸込口体３の電動機２０の制御を簡単な回路構成で実現することができる。
【００２７】
以上のように本実施の形態によれば、第１電圧変換手段３４を備える本体ケース２と、電動機２０を備える吸込口体３とが、延長部材である延長管４及びホース体５により接続され、延長部材には運転モード切替操作部９が設けられていて、第１電圧変換手段３４により電動機２０への電圧を変化させ、電動機２０の回転数が制御される。一方、第１電圧変換手段３４により電動機２０への電圧を変化させて電動機２０の回転数を制御する際に、運転モード切替操作部９への電圧は、その電圧変化の影響を受けることなく供給されるので、運転モード切替操作部９から電気掃除機制御手段３３への信号が安定する。さらに、電圧読取部３７において運転モード切替操作部９における運転モードの切替操作に応じて変動する電圧を周期的にサンプリングし、電気掃除機制御部３３はその複数の電圧サンプリング値から運転モードを確定する。したがって、電気掃除機１の動作中において、運転モード切替え動作の信頼性が向上する。
【００２８】
［２−２．第１電圧変換手段］
次に、電気掃除機１における電動機２０に対する第１電圧変換手段３４について図５を参照しつつ詳述する。図５に示す構成は、直流電源１０の電圧を降圧するためのものでる。
【００２９】
第１電圧変換手段３４は、主に、ＦＥＴまたはバイポーラトランジスタなどの制御端子を有するスイッチング素子４１、エネルギーの蓄積と放出の役割をなす磁気部品として用いられるリアクトル４２、整流部品であるダイオード４３、容量性部品であるコンデンサ４４及び電圧変換手段制御部３５などにより構成されている。なお、スイッチング素子４１、リアクトル４２、ダイオード４３及びコンデンサ４４は、第１電圧変換手段主回路部３４ａの構成部品である。
【００３０】
リアクトル４２は、主に、巻線（コイル）と磁性材料からなるコアから構成され、巻線の中にコアが挿入されている。このようなリアクトル４２のコア材料は、フェライト、センダスト、パーマロイ、アモルファス合金などの磁性材料であり、コアの形状は、ソレノイド形状やトロイド形状などである。このリアクトル４２の巻線に流れる電流はスイッチング素子４１をオンオフ制御することによって制御され、このような動作により、リアクトル４２はエネルギーの蓄積と放出を行う。
【００３１】
第１電圧変換手段制御部３５は、スイッチング制御手段として機能するものであり、第１電圧変換手段主回路部３４ａに設けられているスイッチング素子４１のオンオフ動作を制御する。より具体的には、第１電圧変換手段制御部３５は、オンオフのパルス信号の周波数を設定し、パルス信号のパルス幅（オン時間／（オン時間＋オフ時間）＝デューティ）を変化させ、そしてそのパルス信号を出力する機能を備えている。したがって、第１電圧変換手段３４を構成する第１電圧変換手段主回路部３４ａの出力電圧は、第１電圧変換手段制御部３５から出力されるパルス信号のパルス幅によって制御されることになる。なお、直流電源１０の出力電圧に対する第１電圧変換手段３４により変換された出力電圧の比を、変換率と呼ぶ（変換率＝第１電圧変換手段３４により変換された出力電圧／直流電源１０の出力電圧）。
【００３２】
ここで、第１電圧変換手段制御部３５から出力するパルス信号の周波数の設定方法及びパルス幅を変調する具体的な方法について説明する。ここで、図６は第１電圧変換手段制御部３５の構成例を示す回路図である。まず、図６において、運転モード切替操作部９の操作により第１電圧変換手段制御部３５を動作させる。この第１電圧変換手段制御部３５において、誤差増幅器５１に対しては、基準電圧部５２と入力電圧部５３とからそれぞれ信号が入力される。そして、その誤差増幅器５１の出力信号と、発振部５４から発振される三角波信号とが信号比較部５５にそれぞれ入力される。なお、三角波信号を発振する発振部５４としては、周知のものを用いれば良い。そして、信号比較部５５からパルス信号が出力され、スイッチング素子４１のオンオフを制御する。ここで、発振部５４から発振される三角波信号の周波数を適宜設定することによりパルス信号の周波数を可変することができる。また、図６に例示する回路構成によれば、スイッチ５６を適宜スイッチングすることにより、入力電圧部５３の電圧値を変化させることができるので、信号比較部５５から出力されるパルス信号のパルス幅を変化させることができる。なお、スイッチ５６のスイッチング方法は、記憶手段３６に記憶させている。パルス信号の周波数は、電動機２０（回転清掃体２１）の回転周波数よりも高く設定し、第１電圧変換手段３４の出力電圧のリップルによる電動機２０の回転への影響を減ずるようにすることができる。
【００３３】
ところで、第１電圧変換手段制御部３５から出力するパルス信号の周波数の可変方法及びパルス幅の変調方法の別の具体例として、マイクロコンピュータ（以下、マイコンという。）等を利用したデジタル処理によっても実現可能である。この場合、電気掃除機１がマイコン（図示せず）を備えていることが前提となる。ここで、図７はマイコンで処理される三角波信号とパルス信号との関係を示すタイミングチャートである。図７中の三角波信号は、マイコンのタイマカウンタを利用してデジタル的に生成された信号である。そこで、マイコンにおけるアップ／ダウンカウンタモードでは、カウンタ値の最大値ＴＣｐ１を予め設定することにより、パルス信号の周期Ｔｐ（ｋ）は、
Ｔｐ（ｋ）＝２×ＴＣｐ１×タイマカウンタクロック［ｓｅｃ］
となる。よって、パルス信号の周波数ｆｐ（ｋ）は、
ｆｐ（ｋ）＝１／（２×ＴＣｐ１×タイマカウンタクロック）［Ｈｚ］
として設定できる。そこで、記憶手段３６に記憶された設定値Ｓ（ｋ）とタイマカウンタの値である三角波信号とを比較し、タイマカウンタ値（三角波信号）が設定値Ｓ（ｋ）を超えたときにスイッチング素子４１に入力するパルス信号がオンになるようにプログラミングする。具体的には、このような設定値Ｓを、記憶手段３６内にデータテーブルか関係式のような形式で記憶させておけば良い。そして、電気掃除機１の状態に応じた設定値Ｓを選択または算出し、タイマカウンタ値（三角波信号）と比較することによって、パルス幅ＰＷ（ｋ）［ｓｅｃ］を変化させる。設定値Ｓの選択方法は、あらかじめ記憶手段３６に記憶させておく。これによって、パルス幅ＰＷ（ｋ）が決定されるため、スイッチング素子４１に入力するデューティＤｕ（ｋ）を、
Ｄｕ（ｋ）＝ＰＷ（ｋ）／（２×ＴＣｐ１×タイマカウンタクロック）［％］
として設定することができる。
【００３４】
図５に示すように、このような第１電圧変換手段３４の第１電圧変換手段主回路部３４ａは、例えば、直流電源１０側に接続される入力端子Ｐａと、共通端子Ｐｂと、電動機２０側に接続される出力端子Ｐｃとを有している。入力端子Ｐａは、スイッチング素子４１（ここではＰチャネルＭＯＳＦＥＴ）のソース端子に接続されている。一方、スイッチング素子４１のドレイン端子は、ダイオード４３のカソード端子が接続されている。また、スイッチング素子４１のゲート端子には、スイッチング制御手段である第１電圧変換手段制御部３５が接続されている。そして、スイッチング素子４１とダイオード４３との接続点とリアクトル４２の一方の端子とが接続されており、ダイオード４３のアノード端子が共通端子Ｐｂに接続されている。また、リアクトル４２の他方の端子とコンデンサ４４の一方の端子が接続されている。さらに、コンデンサ４４の他方の端子と共通端子Ｐｂが接続されていて、リアクトル４２とコンデンサ４４との接続点が出力端子Ｐｃに接続されている。第１電圧変換手段３４は、このような構成により、出力端子Ｐｃと共通端子Ｐｂとの間に、直流電源１０の変換された電圧を出力するように構成されている。
【００３５】
ここで、第１電圧変換手段３４の電圧変換動作を図８を用いて説明する。第１電圧変換手段制御部３５から出力されるパルス信号によりスイッチング素子４１をオンにすると第１電圧変換手段主回路部３４ａには、リアクトル４２にエネルギーを蓄積し、かつコンデンサ４４を充電する電流と、コンデンサ４４から放電される電流とが流れる。次に、第１電圧変換手段制御部３５によりスイッチング素子４１をオフにすると第１電圧変換手段主回路部３４ａには、リアクトル４２に蓄積されていたエネルギーの放出によってコンデンサ４４を充電する電流と、コンデンサ４４から放電される電流とが流れる。このように、第１電圧変換手段制御部３５がスイッチング素子４１を連続的にオンオフさせることによって、リアクトル４２へのエネルギー蓄積とリアクトル４２からのエネルギー放出との繰返しを実現する。これにより、コンデンサ４４の電圧は直流電源１０よりも低い電圧で充電され、電動機２０に対して供給されることになる。
【００３６】
上述したような構成によれば、スイッチング素子４１と電動機２０とが直列に接続されていることから、スイッチング素子４１は、リアクトル４２へのエネルギーの蓄積と放出を調整する役割だけでなく、電動機２０の電源スイッチとしての役割も兼ねることになる。したがって、電動機２０の電源スイッチを別途用意する必要がなくなるので、余分な部品を使用する必要がない。
【００３７】
［２−３．第２電圧変換手段］
第２電圧変換手段６０は、特に図示しないが、三端子レギュレータのようなＩＣ、またはトランスなどを利用して構成する。そして、直流電源１０の電源を降圧し、その出力される一定電圧を、運転モード切替操作部９に供給する。
【００３８】
［２−４．電圧変換手段による効果］
以上のような手法によれば、パルス信号の周波数を設定し、パルス幅を変化させることによって、第１電圧変換手段３４の変換率を制御することができる。例えば、図９（ａ）に示すように、電動機２０に印加する直流電源１０の電圧を変換する電圧変換運転モードから電動機２０に印加する直流電源１０の電圧を変換しない非電圧変換運転モード（スイッチング素子４１を常時オンにするモード）に切替える際には、第１電圧変換手段制御部３５から出力するパルス信号のパルス幅を短く（デューティを小さく）することにより、変換率が小さく（電動機２０に供給される電圧が低く）なるので、回転清掃体２１の回転数を遅くすることができる。また、図９（ｂ）に示すように、非電圧変換運転モード（スイッチング素子４１を常時オンにするモード）から電圧変換運転モードに切替える際には、第１電圧変換手段制御部３５から出力するパルス信号のパルス幅を長く（デューティを大きく）することにより、変換率が大きく（電動機２０に供給される電圧が高く）なるので、回転清掃体２１の回転を速くすることができる。このように、第１電圧変換手段３４において電圧変換運転モードと非電圧変換運転モードを切替える際に、第１電圧変換手段制御部３５から出力するパルス信号のパルス幅を徐々に変化させるだけで、回転清掃体２１の回転数制御を無段階に容易に実現することができる。よって、様々な掃除状況に対応可能な電気掃除機１を実現できる。なお、このようなパルス幅の変調方法は、予め記憶手段３６に記憶させておく。
【００３９】
ところで、第１電圧変換手段３４により直流電源１０の出力電圧を変換する場合は、第１電圧変換手段主回路部３４ａを構成する回路部品等による電力損失をきたす。この電力損失は、第１電圧変換手段主回路部３４ａの出力電力に依存する。一方、回転清掃体２１の清掃性能を高めたい時には、大きな電力を電動機２０に供給して電動機２０の回転を速くする必要がある。大きな電力は、二次電池１０ａの一充電当りの使用時間を短くする。そこで、図１０に示すように、非電圧変換運転モード（スイッチング素子４１を常時オンにする）時に、回転清掃体２１の回転数が最大回転数（Ｎ３）になるように、電気掃除機１の運転モード（最大出力運転モード）を設定する。このようにして、回転清掃体２１の清掃性能を高める時に電力損失が小さい非電圧変換運転モードにすることにより、最大出力運転モード時の二次電池１０ａの一充電当りの使用時間を長くすることができる。
【００４０】
また、直流電源１０の出力電圧と変換率との関係を、図１１に示すようなテーブルデータや関係式の形式で、記憶手段３６に記憶させておく。直流電源１０として二次電池１０ａを使用する場合、充電後、電気掃除機１の使用に伴って電池電圧が低下してくる。よって、直流電源１０の出力電圧を電圧検出部（電圧検出手段）３８で検出し、その出力電圧毎に変換率を設定することによって、多種の仕様の運転モードを容易に実現することができる。例えば、一充電当りの連続使用時間が長い運転モードとか、ゴミ集塵力の強さを重視した運転モードなど、である。
【００４１】
［２−５．電圧サンプリング周期とスイッチング素子のスイッチング周期］
また、第１電圧変換手段３４の出力電圧をスイッチングにより制御する場合、電気掃除機１には、そのスイッチング周期のノイズが生じてしまう。このノイズは、運転モード切替操作部９における運転モードの切替操作に応じた検出部７３の電圧にも影響を及ぼす。そこで、図８で示すように、検出部７３の電圧をサンプリングするサンプリング周期を、第１電圧変換手段制御部３５がスイッチング素子４１をスイッチングするスイッチング周期より長く設定し、電気掃除機制御部３３は、複数回サンプリングした値から運転モードを確定する。例えば、スイッチング周期を１０μｓ、サンプリング周期を１ｍｓと設定する。このような、電圧サンプリング周期の設定をすることによって、長い期間での電圧検出を実施することになり、電気掃除機１の動作中の運転モード切替え動作における、第１電圧変換手段３４のスイッチング起因するノイズの影響を低減することができ、電気掃除機１の信頼性が向上する。
【００４２】
電気掃除機制御手段３３は、予め設定した直流電源１０の出力電圧の下限値Ｖｅと、電圧検出部３８により検出した電圧と、を比較し、電圧検出部３８により検出した電圧Ｖｏが下限値Ｖｅよりも低い場合は、電動機２０および電動送風機６を動作させないようにする。下限値Ｖｅと、電圧検出部３８により検出した電圧との比較方法としては、記憶手段３６を利用し、マイコン上でデジタル的に比較する方法、または、図７に示すような信号比較部５５と同様な機能を有する比較部品を用いて比較する方法、などがある。比較部品には、下限値Ｖｅに相当する電圧と、電圧検出部３８により検出した電圧（またはその分圧）とを入力する。そして、それらの電圧の大小により比較部品から信号が出力され、その出力信号に基づいて、電気掃除機制御手段３３は、電動機２０および電動送風機６を動作させないようにする。さらに、第２電圧変換手段６０の出力電圧を、あらかじめ下限値Ｖｅよりも低い一定電圧に設定することで、電気掃除機１の使用に伴って、直流電源１０の出力電圧が低下してきた場合にも、支障なく対応できる。
【００４３】
［第二の実施の形態］
次に、本発明の第二の実施の形態を図１２に基づいて説明する。なお、前述した第一の実施の形態と同じ部分は同じ符号で示し説明も省略する。本実施の形態は、第一の実施の形態で示した第１電圧変換手段主回路部３４ａの変形例である。本実施の形態の第１電圧変換手段主回路部３４ａは、直流電源１０の電圧を昇圧して電動機２０に供給する構成である。
【００４４】
図１２は、本発明の第二の実施の形態の第１電圧変換手段主回路部３４ａの構成例を示す回路図である。図１２に示すように、第１電圧変換手段主回路部３４ａは、より詳細には、直流電源１０側に接続される入力端子Ｐａと、共通端子Ｐｂと、電動機２０側に接続される出力端子Ｐｃとを有している。入力端子Ｐａは、リアクトル１０２の一方の端子に接続されている。リアクトル１０２の他方の端子とスイッチ１０１（ここではＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Silicon Field Effect Transistor））のドレイン端子が接続されている。スイッチ１０１のソース端子と共通端子Ｐｂが接続されている。スイッチ１０１のゲート端子に第１電圧変換手段制御部３５が接続されている。リアクトル１０２とスイッチ１０１との接続点と整流部品１０３のアノード端子が接続されている。整流部品１０３のカソード端子とコンデンサ１０４の一方の端子が接続されている。コンデンサ１０４の他方の端子と共通端子Ｐｂが接続されている。整流部品１０３とコンデンサ１０４との接続点が出力端子Ｐｃに接続されている。出力端子Ｐｃと共通端子Ｐｂとの間に、直流電源１０の電圧を昇圧した電圧が出力される。第１電圧変換手段制御部３５がスイッチ１０１を連続的にオンオフさせることによって、リアクトル１０２へのエネルギー蓄積とリアクトル１０２からのエネルギー放出との繰返しを実現する。そして、コンデンサ１０４の電圧は、直流電源１０よりも高い電圧で充電され、電動機２０に供給される。
【００４５】
なお、各実施の形態において、直流電源として二次電池１０ａを用いた場合を例示したが、図１３に示すような通常の商用交流電源８０から整流回路による直流電源を同様に用いても良い。図１３に示すように、電動送風機６は、交流電力を与えることにより回転する電動機に送風機をとりつけた構造であり、電動送風機６を動作させるためのスイッチはトライアック８１を用いている。直流変換部８２は、商用交流電源８０から直流電圧を得る回路ブロックである。
【００４６】
また、図１４に示すように、第１電圧変換手段３４に使用する磁気部品として、リアクトル４２に代えてトランス９８も使用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の第一の実施の形態の電気掃除機の外観構成を概略的に示す斜視図である。
【図２】吸込口体の構成を掃除面（底面）側から見た様子を示す平面図である。
【図３】電気掃除機の制御回路を示す回路図である。
【図４】運転モードの切り替え例を示す説明図である。
【図５】第１電圧変換手段を示す回路図である。
【図６】第１電圧変換手段制御部の構成例を示す回路図である。
【図７】マイコンで処理される三角波信号とパルス信号との関係を示すタイミングチャートである。
【図８】電圧サンプリング周期とスイッチング素子のスイッチング周期を示すタイミングチャートである。
【図９】第１電圧変換手段により電圧変換運転モードと非電圧変換運転モードを切替える際における第１電圧変換手段制御部から出力するパルス信号のパルス幅の変化を示すタイミングチャートである。
【図１０】電気掃除機の運転モードと回転清掃体の回転数との関係を示すグラフである。
【図１１】直流電源の出力電圧と変換率との関係を示すテーブルである。
【図１２】本発明の第二の実施の形態の第１電圧変換手段主回路部の構成例を示す回路図である。
【図１３】商用交流電源から整流回路による直流電源を用いた電気掃除機の制御回路を示す回路図である。
【図１４】第１電圧変換手段の第１電圧変換手段主回路部の変形例を示す回路図である。
【符号の説明】
【００４８】
１        電気掃除機
２        ハウジング
３        吸込口体
４，５    延長部材
６        電動送風機
９        運転モード切替操作部
１０      直流電源
２０      駆動手段
２１      回転清掃体
３４      第１電圧変換手段
３５    スイッチング制御手段
３７      電圧読取部
３８    電圧検出部
４１    スイッチング素子
４２    磁気部品
４３，４５    整流部品
４４    容量性部品
６０      第２電圧変換手段
９１      第１接続線
９２      第２接続線
９３      第３接続線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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